WO2016125857A1 - 点火プラグ - Google Patents

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池田　裕二
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イマジニアリング株式会社
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    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
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    • H—ELECTRICITY
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
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    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/52—Generating plasma using exploding wires or spark gaps

Definitions

  • the present invention relates to an ignition device, and more particularly, to an ignition plug used in an internal combustion engine such as a reciprocating engine or a rotary engine, and more particularly to an ignition plug having an electromagnetic resonance structure.
  • Patent Document 1 discloses a technique for expanding a flame ignited by irradiating a microwave after igniting fuel using a spark plug.
  • Patent Documents 2 and 3 Furthermore, the applicant has developed a spark plug using a microwave resonant structure that boosts the input microwave to generate discharge.
  • this spark plug since microwaves are used as a power source, high-speed and continuous discharge can be generated, and non-equilibrium plasma can be generated at an arbitrary timing. This cannot be realized by the conventional spark plug, and the air-fuel ratio can be improved by using this new spark plug.
  • the spark plug having the microwave resonance structure described above has a discharge electrode and a cylindrical case member surrounding the discharge electrode. Therefore, it may be difficult to efficiently ignite the fuel in the combustion chamber because the discharge plasma concentrates on the cylindrical portion of the plug, not in the combustion chamber.
  • the present invention has been made in view of the above points.
  • the present invention is an ignition plug used in an internal combustion engine, which surrounds a central electrode that transmits electromagnetic waves, a discharge electrode that is attached to the tip of the center electrode, a peripheral part of the center electrode and the discharge electrode, and a tip thereof
  • the case member is provided with a case member that functions as a ground electrode that is paired with the discharge electrode, and a ventilation portion that allows passage of gas is provided at a tip portion of the case member.
  • the fuel in the combustion chamber can be efficiently ignited in the spark plug employing the electromagnetic resonance structure.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional front view showing a configuration of a spark plug 1.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the distal end portion of the spark plug 1
  • (a) is a view of the spark plug 1 as viewed from the distal end side
  • (b) is a front view of a partial cross section of the spark plug 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a spark plug 1 according to Embodiment 2, wherein (a) is a view of the spark plug 1 as viewed from the front end side, (b) is a partially cutaway XX cross-sectional view of (a), ) Is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the spark plug 1.
  • the spark plug 1 functions as a kind of ignition device that is inserted into a mounting port of a cylinder head of an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine and ignites fuel.
  • the spark plug 1 is disposed at the center of the cylinder head in the same manner as a normal spark plug.
  • the spark plug 1 is A plurality of cylinder heads may be provided in the periphery (for example, between exhaust / intake ports, between exhaust / exhaust ports, and between intake / intake ports).
  • the spark plug 1 is roughly divided into an input unit 1a, a coupling unit 1b, and a resonance unit 1c.
  • a microwave is input to the input unit 1a from an external circuit such as an oscillator.
  • the coupling unit 1b performs impedance matching between the external circuit and the resonance unit 1c. In particular, capacitive coupling is performed for the purpose of impedance matching in the microwave frequency band.
  • the resonating unit 1c has a microwave resonance structure and is divided into a resonating unit 1c that boosts microwaves.
  • a discharge electrode 16 is provided at the tip of the resonance part 1c.
  • the coupling portion 1 b and the resonance portion 1 c of the spark plug 1 are accommodated in the case 11, and the input portion 1 a is accommodated in the case 19.
  • the case 11 also serves as a ground electrode, and the spark plug 1 is configured such that the microwave boosted by the resonance unit 1 c discharges in the gap 27 between the discharge electrode 16 and the case 11.
  • the input unit 1a includes an input terminal 12 to which a coaxial cable that transmits a microwave generated by an external oscillation circuit is joined, and a first center electrode 13 that transmits the microwave input from the input terminal 12 to the tip. Provided. A dielectric 21 is provided between the first center electrode 13 and the case 11.
  • 1st center electrode 13 and 2nd center electrode 14 are provided in joint part 1b.
  • the second center electrode 14 has a cylindrical part 18 whose bottom is on the resonance part 1 c side, and the first central electrode 13 is inserted into the cylindrical part 18. That is, the cylindrical inner walls of the rod-shaped first central electrode 13 and the cylindrical second central electrode 14 are opposed to each other, and the microwave from the first central electrode 13 is capacitively coupled to the second central electrode 14 in this opposed portion. Is transmitted to.
  • a dielectric 22 is also provided between the second center electrode 14 and the case 11.
  • the impedance of the coupling part 1b is designed to be about 20 ⁇ .
  • the space 18 is provided with a dielectric having a predetermined dielectric constant (for example, ceramic (alumina), steatite, silicon nitride, photobeil, fluorine resin, etc.), 18 can be disposed as a cylindrical body that can be inserted through the tube 18.
  • the impedance of the coupling portion 1b is (1) the positional relationship between the inner wall of the cylindrical portion of the second central electrode 14 and the first central electrode 13 inserted into the cylindrical portion (the distance between the two electrodes or (Opposite area), (2) positional relationship between the second center electrode 14 and the case 11 (distance between the two companies and the opposing area), (3) material of the dielectric 23 filled between the second center electrode 14 and the case 11 It is determined by.
  • the third center electrode 15 is provided in the resonance part 1c.
  • a cylindrical dielectric 23 is provided around the tip side of the third center electrode 15.
  • the dielectric 23 or the like is not provided between the rear end side of the third center electrode 15 and the case 11 and is an annular space.
  • the third center electrode 15 is connected to the second center electrode 14 and transmits the microwave of the second center electrode 14 to the discharge electrode 16.
  • the third center electrode 15 is designed to have a length of about a quarter wavelength of the microwave.
  • the quarter wavelength of the microwave does not simply indicate the length of a quarter of the value obtained by dividing the speed of light by the frequency, but the refractive index of the third center electrode 15 or the third center electrode.
  • the length of the microwave that propagates through the third center electrode 15 is substantially a quarter wavelength, taking into account the refractive index of the dielectric 23 that is the adjacent member 15.
  • the third center electrode It can be said that the length of 15 corresponds to a quarter wavelength of the microwave.
  • the design is such that the microwave node is located on the rear end side of the third central electrode 15 and the antinode of the microwave is on the front end side, it is arranged on the front end side of the third central electrode 15.
  • the potential of the discharge electrode 16 can be increased, and a high voltage can be generated between the discharge electrode 16 and the case 11 to cause discharge in the gap 27.
  • the reactance component L is mainly defined by the coil component of the third center electrode 15, and the capacitance component C is a capacitance mainly formed by the third center electrode 15, the discharge electrode 16 and the case 11. It is considered that Specifically, (1) the shape and size of the discharge electrode 16 and the distance between the case 11, (2) the distance between the third center electrode 15 and the case 11, and (3) the third center electrode 15 and the case 11. It is considered that it is determined by the gap ratio (air layer) 17 provided between them, the length ratio of the dielectric 24, and the like.
  • the resonating unit 1c is designed so that the virtual equivalent circuit defined by L and C resonates in the microwave frequency band.
  • the spark plug 1 generates the voltage Vc3 higher than the power supply voltage (the microwave voltage V1 input to the spark plug 1) by the boosting method using the resonator. As a result, discharge occurs between the discharge electrode 16 and the ground electrode (case 11). When the discharge voltage exceeds the breakdown voltage of the gas molecules in the vicinity, electrons are emitted from the gas molecules, non-equilibrium plasma is generated, and the fuel is ignited.
  • the case 11 and the center electrodes 12, 13, and 14 can be made of a conductive metal such as tungsten, molybdenum, brass, stainless steel (SUS), yellow tantalum, and beryllium copper.
  • a conductive metal such as tungsten, molybdenum, brass, stainless steel (SUS), yellow tantalum, and beryllium copper.
  • the same material for example, tungsten may be used for all these members, or may be appropriately used depending on the application. However, whatever material is used, it belongs to the category of the present invention.
  • the dielectrics 21, 22, and 23 can be made of ceramic (alumina), steatite, silicon nitride, or the like.
  • a slit 31 is formed on the tip end side of the case 11.
  • the slit 31 functions as a ventilation part that allows passage of gas.
  • the air flow (swirl flow) in the combustion chamber enters the gap 27 through the slit 31 and exits from the tip side of the gap 27 to the combustion chamber side.
  • a large amount of oxygen can be sent to the discharge part, so that the discharge between the case 11 and the third center electrode 15 easily occurs and the combustion characteristics are also improved.
  • the discharge plasma is prevented from staying in the gap 27 between the discharge electrode 16 and the cylindrical case 11, and the discharge plasma is sent to the combustion chamber side. be able to. Thereby, the ignition characteristic in a combustion chamber can also be improved.
  • the spark plug 1 can also be used with a rotary engine.
  • the ignition characteristics can be improved as in the case of the swirl flow of the reciprocating engine described above.
  • the slit is provided to create an air flow from the spark plug 1 toward the center (inside) of the combustion chamber. This problem can be solved.
  • the electrical characteristics (Q value) of the spark plug 1 can be improved by providing a slit.
  • the Q value of a resonator is defined by the square root of (L / C).
  • providing a slit is equivalent to reducing the capacitor electrode area on the ground electrode side. It is to connect.
  • the spark plug 1 uses a frequency in the 2.45 GHz band, the capacity of the capacitor is small, and the spark plug 1 is advantageous for downsizing. Further, as a result of adopting the boosting method, only the vicinity of the discharge electrode 16 of the spark plug 1 has a high potential, which is excellent in terms of isolation. In these respects, the ignition device of the present invention is superior to a conventional ignition device having a resonance structure (for example, Patent Document 5).
  • the ignition device targeted by the present invention is not limited to the ignition plug 1 described above, and may be other modes as long as the ignition device adopts an electromagnetic resonance structure.
  • the spark plug 1 is operated by microwaves, the spark plug 1 may use electromagnetic waves having other bands.
  • a ventilation hole 32 as shown in FIG. 3 may be used instead of the slit of FIG.
  • the front end side of the case 11 may be further exposed to the combustion chamber side than the discharge electrode 16.
  • the electric field can be more concentrated on the distal end side, and the plasma can be more effectively delivered into the combustion chamber in combination with the effect of the airflow generated by the vent.
  • FIG. 4 shows an ignition device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the ignition device is the same as that of the first embodiment except that the shape of the discharge electrode 16 and the shape of the slit 31 formed at the tip of the case (ground electrode) 11 are different, and the description thereof is omitted.
  • the discharge electrode 16 of the spark plug 1 is circular, unlike the elliptical shape shown in the first embodiment, so that the axis of the circular tip of the case 11 serving as the ground electrode coincides with the axis. As a result, the gap between the discharge electrode 16 and the case 11 serving as the ground electrode becomes uniform. Then, by setting the distance of the gap to an appropriate dischargeable distance, discharge is randomly generated at any location on the circumference where the case 11 serving as the ground electrode is not cut. Since the discharge locations are random, the discharge locations of the discharge electrode 16 and the tip portion of the case 11 are not concentrated at one location, so that wear and melting damage is effectively prevented.
  • the tip of the case 11 adjacent to the slit 31 functions as a ground electrode, but causes a cooling loss that takes away the heat of the plasma generated by the discharge. Therefore, it is preferable to reduce the area where the installation electrode hits the plasma within a range in which the size that functions as the ground electrode can be ensured. It has been found that it is a preferable range to reduce the cooling loss.
  • a flange projecting inward can be formed on the inner peripheral surface of the circular tip of the case 11 serving as the ground electrode, as shown in FIG.
  • the electric field concentration portion discharge portion
  • the collar part which protrudes inside can be made into the taper shape which expands toward inner side from the inner side seeing in an axial direction.
  • the tip end side can be made an electric field concentration portion.
  • the spark plug of the present invention it is possible to cause dielectric breakdown (discharge) only by electromagnetic waves, and in particular, a ventilation portion that allows gas to pass through the tip of the case member that functions as a ground electrode. By providing this, the fuel in the combustion chamber can be ignited efficiently. As a result, the spark plug of the present invention can be widely used in automobiles, airplanes, ships and the like as internal combustion engines.

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Abstract

【課題】　電磁波共振構造を採用した点火プラグにおいて、燃焼室内の燃料を効率的に点火させる。電磁波を伝送する中心電極と、中心電極の先端部に取り付けられる放電電極と、中心電極及び放電電極の周辺部を包囲し、かつその先端部分が放電電極と対になる接地電極として機能するケース部材を備え、前記ケース部材の先端部に気体の通過を許容する通気部を設けるように構成する。この際、通気部はスリット状や孔状に形成することができる。

Description

点火プラグ
　本発明は、点火装置に関し、レシプロエンジン、ロータリーエンジン等の内燃機関で用いられる点火プラグであって、特に電磁波共振構造による点火プラグに関する。
　出願人は、内燃機関での燃焼にマイクロ波技術を応用することにより、空燃比の改善を図る技術の開発を進めてきた（例えば特許文献１）。特許文献１では、スパークプラグを用いて燃料に点火したのち、マイクロ波を照射することで点火した火炎を拡大する技術が開示されている。
　更に出願人は、入力されたマイクロ波を昇圧させて放電を生じさせる、マイクロ波共振構造を利用した点火プラグを開発した（特許文献２、３）。この点火プラグでは、マイクロ波を電源として用いるので、高速かつ継続的な放電を生じさせることができ、任意のタイミングで非平衡プラズマを生じさせることができる。これは、従来のスパークプラグでは実現できなかったことであり、この新しい点火プラグを用いることで、空燃比を改善することができている。
特許第４８７６２１７号公報 特願２０１３－１７１７８１ 特願２０１４－１６８５４０ 特願２０１４－２４７５００ 米国特許７９６３２６２号公報
　しかし、放電電極と接地電極が燃焼室内に露出する態様で設置される通常のスパークプラグとは異なり、上記のマイクロ波共振構造による点火プラグでは、放電電極と、これを包囲する筒状のケース部材の間で放電を生じさせる構成としているため、燃焼室ではなく、プラグの筒状部分に放電プラズマが集中し、燃焼室内の燃料を効率的に点火させることが難しい場合がある。
　本発明は、以上の点に鑑みてなされたものである。
　本発明は、内燃機関で用いられる点火プラグであって、電磁波を伝送する中心電極と、中心電極の先端部に取り付けられる放電電極と、中心電極及び放電電極の周辺部を包囲し、かつその先端部分が放電電極と対になる接地電極として機能するケース部材を備え、前記ケース部材の先端部に気体の通過を許容する通気部を設けたことを特徴とする。
　本発明によれば、電磁波共振構造を採用した点火プラグにおいて、燃焼室内の燃料を効率的に点火することができる。
点火プラグ１の構成を示す一部断面の正面図である。 点火プラグ１の先端部の拡大図であり、（ａ）は点火プラグ１を先端側から見た図、（ｂ）は点火プラグ１の一部断面の正面図である。 他の例に係る点火プラグ１の拡大図であり、（ａ）は点火プラグ１を先端側から見た図、（ｂ）は点火プラグ１の一部断面の正面図である。 実施形態２に係る点火プラグ１の拡大図であり、（ａ）は点火プラグ１を先端側から見た図、（ｂ）は（ａ）の一部切り欠きのＸ－Ｘ断面図、（ｃ）は鍔部の異なる（ａ）の一部切り欠きのＸ－Ｘ断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
＜実施形態１＞
　図１は、点火プラグ１の構成を示す図である。この点火プラグ１は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関のシリンダヘッドの取付口に挿入され、燃料を点火する、一種の点火装置として機能する。点火プラグ１は、通常のスパークプラグと同様、シリンダヘッドの中心部に配置される。又、火炎伝播距離、初期燃焼期間、主燃焼期間等の短縮を目的とした多点点火のための補助点火装置として用いる場合（例えば、本出願人による特許文献４参照）、点火プラグ１は、シリンダヘッドの周辺部（例えば、排気／吸気ポート間、排気／排気ポート間、吸気／吸気ポート間）に複数設けるようにしてもよい。図１を参照して、点火プラグ１は、大きくは、入力部１ａ、結合部１ｂ、共振部１ｃに分かれる。入力部１ａには、発振器等の外部回路からマイクロ波が入力される。結合部１ｂでは、外部回路と共振部１ｃのインピーダンス整合を行う。特にマイクロ波の周波数帯域でのインピーダンス整合を行うことを目的とした容量結合を行う。共振部１ｃは、マイクロ波共振構造からなり、マイクロ波の昇圧を行う共振部１ｃに分かれる。共振部１ｃの先端部には放電電極１６が配備される。また、点火プラグ１の結合部１ｂ、共振部１ｃはケース１１に収容され、入力部１ａはケース１９に収容される。ケース１１は、接地電極も兼ねており、点火プラグ１は、共振部１ｃで昇圧されたマイクロ波が、放電電極１６とケース１１の間の空隙２７で放電を行う構成となっている。
　入力部１ａには、外部の発振回路で生成されたマイクロ波を伝送する同軸ケーブルが接合される入力端子１２、入力端子１２から入力されたマイクロ波を先端部へ伝送する第１中心電極１３が設けられる。第１中心電極１３とケース１１の間には誘電体２１が設けられる。
　結合部１ｂには、第１中心電極１３、第２中心電極１４が設けられる。第２中心電極１４は、共振部１ｃ側が底部となる筒状部１８を有し、第１中心電極１３はこの筒状部１８に挿入される。つまり、棒状の第１中心電極１３と筒状の第２中心電極１４の筒部内壁は対向しており、この対向部分において第１中心電極１３からのマイクロ波が容量結合により第２中心電極１４へ伝送される。第２中心電極１４とケース１１の間にも誘電体２２が設けられる。なお、仮に、外部回路（同軸ケーブルのインピーダンスを５０Ω、共振部１ｃのインピーダンスを１０Ωとした場合、虚数成分を無視して単純に考えた場合、結合部１ｂのインピーダンスはおおよそ２０Ω程度に設計すればよい。また、インピーダンスの整合、共振周波数の調整等の観点から空間１８には所定誘電率の誘電体（例えば、セラミック（アルミナ）、ステアタイト、窒化ケイ素、ホトベール、フッ素系樹脂等）を、空間１８に挿通可能な筒状体として配設することができる。
　ここで、結合部１ｂのインピーダンスは、（１）第２中心電極１４の筒状部分の内壁と、その筒状部分に挿入される第１中心電極１３との位置関係（両電極間の距離や対向面積）、（２）第２中心電極１４とケース１１の位置関係（両社間の距離や対向面積）、（３）第２中心電極１４とケース１１の間に充填される誘電体２３の材料などで決まる。
　共振部１ｃには、第３中心電極１５が設けられる。また、第３中心電極１５の先端側周囲には円筒状の誘電体２３が配備される。一方、第３中心電極１５の後端側とケース１１の間には誘電体２３等は設けられておらず、環状空間である。第３中心電極１５は第２中心電極１４と接続しており、第２中心電極１４のマイクロ波を放電電極１６に伝送する。第３中心電極１５は、マイクロ波のおおよそ４分の１波長の長さとなるように設計される。ここで、マイクロ波の４分の１波長とは、単に光速を周波数で除した値の４分の１の長さを指す訳ではなく、第３中心電極１５の屈折率や、第３中心電極１５の隣接部材である誘電体２３の屈折率などを加味し、第３中心電極１５を伝播するマイクロ波が実質的に４分の１波長となるような長さを指す。換言すれば、第３中心電極１５の後端側にマイクロ波の節が来るようにした場合に、第３中心電極１５の先端側にマイクロ波の腹が位置するような場合、第３中心電極１５の長さはマイクロ波の４分の１波長に相当すると言える。繰り返しになるが、第３中心電極１５の後端側にマイクロ波の節が位置し、先端側にマイクロ波の腹が来るように設計すれば、第３中心電極１５の先端側に配置される放電電極１６の電位を大きくすることができ、放電電極１６とケース１１の間に高電圧を生じさせて空隙２７において放電を起こさせることができる。
　なお、共振部１ｃは、リアクタンス成分Ｌとしては、主として第３中心電極１５のコイル成分で定義され、キャパシタンス成分Ｃとしては、主として第３中心電極１５、放電電極１６及びケース１１で形成される容量で定義されると考えられる。具体的には、（１）放電電極１６の形状、大きさ及びケース１１との距離、（２）第３中心電極１５とケース１１との距離、（３）第３中心電極１５とケース１１の間に設けた間隙（空気層）１７や誘電体２４の長さの比率、等で決まると考えられる。そして、このＬとＣで規定される仮想的な等価回路がマイクロ波の周波数帯域において共振するよう、共振部１ｃが設計される。
　上述のように点火プラグ１は、共振器による昇圧方式により、電源電圧（点火プラグ１に入力されるマイクロ波の電圧Ｖ１）よりも高い電圧Ｖｃ３を生成する。これにより、放電電極１６と接地電極（ケース１１）間に放電が生じる。放電電圧が、その近辺のガス分子のブレークダウン電圧を超えると、ガス分子から電子が放出されて非平衡プラズマが生
成され、燃料が点火する。
　なお、点火プラグ１では、ケース１１、各中心電極１２、１３、１４は、例えばタングステン、モリブデン、黄銅、ステンレス（ＳＵＳ）、黄タンタル、ベリリウム銅などの導電性の金属で構成することができる。なお、例えばこれら全ての部材に同じ材料（例えばタングステン）を用いてもよいし、用途に応じて適宜使い分けてもよい。但し、どの材料を用いる場合であっても、本願発明の範疇に属する。
　また、誘電体２１、２２、２３はセラミック（アルミナ）、ステアタイト、窒化ケイ素などを用いることができる。
　また、図２に示すようにケース１１の先端側には、スリット３１が形成される。このスリット３１は、気体の通過を許容する通気部として機能する。燃焼室の気流（スワール流）はスリット３１を通って空隙２７に入り、そして空隙２７の先端側から燃焼室側に抜ける。これにより、多くの酸素を放電部に送ることができるので、ケース１１と第３中心電極１５の間の放電が起きやすくなり、また燃焼特性も向上する。更に、点火プラグ１から燃焼室内部へ向かう気流が発生することにより、放電電極１６と筒状のケース１１間の空隙２７に放電プラズマが滞留することを防止し、放電プラズマを燃焼室側に送り出すことができる。これにより、燃焼室内での点火特性を向上させることもできる。
　また、点火プラグ１はロータリーエンジンで用いることもできる。ローターの回転により回転方向に発生する気流が通気部から導入されると、上述のレシプロエンジンのスワール流の場合と同様、点火特性を向上させることができる。また、レシプロエンジンとは異なり、ロータリーエンジンでは点火プラグを燃焼室に突き出して配置することが難しい。そうすると、放電プラズマを燃焼室内に効率的に供給する点で不利となるが、上記のようにスリットを設け、点火プラグ１から燃焼室の中心方向（内側）へ向かう気流を作るようにしたことでこの問題を解決することができる。
　また、スリットを設けることにより、点火プラグ１の電気特性（Ｑ値）を向上させることもできる。一般に共振器のＱ値は（Ｌ／Ｃ）の平方根で定義されるが、スリットを設けることは、接地電極側のコンデンサ電極面積を小さくすることと等価であるから、容量Ｃを小さくすることにつながるためである。
　また、点火プラグ１は、２．４５ＧＨｚ帯の周波数を使用するため、コンデンサの容量が小さく済み、点火プラグ１は、小型化に有利である。また、昇圧方式を採用する結果、点火プラグ１のうち、放電電極１６の近傍のみが高電位となるので、アイソレーションの点でも優れる。これらの点において、本発明の点火装置は、従来の共振構造の点火装置（例えば、特許文献５）よりも優れている。
　なお、点火プラグ１は、マイクロ波により駆動するので、放電もマイクロ波（ＧＨｚ）の周期で行われる。従って、発生したラジカルが死滅する前に、次の放電が行われるから、発生したＯＨラジカル等は死滅せず維持される。これに対し、従来のスパークプラグでは、高周波でのスパークのＯＮ／ＯＦＦを行うことができないため、一端発生したラジカルはすぐに死滅してしまう。従って、従来のスパークプラグを用いた場合、上記のような作用効果を奏することはできない。
　以上、本発明の実施形態について説明した。本発明の範囲はあくまでも特許請求の範囲に記載された発明に基づいて定められるものであり、上記実施形態に限定されるべきものではない。
　例えば、本発明が対象とする点火装置は、上述の点火プラグ１に限られず、電磁波共振構造を採用した点火装置であれば、他の態様であってもよい。また、点火プラグ１はマイクロ波により動作するものとしているが、他の帯域を有する電磁波を使用するものでも良い。
　また、通気部としては、図２のスリットに代えて、図３のような通気孔３２としてもよい。
　また、ケース１１の先端側は、放電電極１６よりも更に燃焼室側に露出する構成としてもよい。これにより、より先端側に電界を集中させることができ、上述した通気部による気流の効果と相まって、より効果的にプラズマを燃焼室内部に送出することができる。
＜実施形態２＞
　図４に本発明の実施形態２の点火装置を示す。この点火装置は、放電電極１６の形状とケース（接地電極）１１の先端に形成されるスリット３１の形状が異なる他は、実施形態１と同様であり、その説明を省略する。
　この点火プラグ１の放電電極１６は、実施形態１で示した楕円形状とは異なり円形状とし、接地電極となるケース１１の円形先端部と軸心を一致させるようにしている。これによって、放電電極１６と接地電極となるケース１１との間隙は均一となる。そしてこの間隙の距離を適切な放電可能な距離とすることで放電は、接地電極となるケース１１の切り欠かれていない周上のいずれかの箇所でランダムに発生する。放電箇所がランダムとなることで放電電極１６及びケース１１先端部分の放電箇所が一箇所に集中しないので摩耗溶損を有効に防止する。
　また、ケース１１先端部分に形成するスリット３１の幅Ｌの合計ΣＬ（図例４箇所であり４Ｌ）を、ケース１１先端部分の円周距離Ｍとしたとき、０．２Ｍ≦ΣＬ≦０．７Ｍの範囲となるように構成することが好ましく、０．３≦ΣＬ≦０．６Ｍの範囲となるように構成することがより好ましい。本発明者等の実験によると、ケース１１先端部の径が４．５ｍｍ（Ｍ＝１４ｍｍ）のとき、スリット３１の幅がＬ＝１．２ｍｍ～２．０ｍｍ（ΣＬ＝４．８ｍｍ～８ｍｍ）のとき、つまりΣＬが０．３４Ｍ～０．５７Ｍの範囲で良好なプラズマ生成が確認された。
　スリット３１に隣接するケース１１先端部分は、接地電極として機能する反面、放電により生成されたプラズマの熱を奪う冷却損失の原因となる。そのため、設置電極がプラズマに当たる面積は、接地電極として機能する大きさを確保できる範囲で小さくすることが好ましく、本発明者らの実験によれば、スリット３１の幅Ｌの合計ΣＬを上述した範囲となるように構成することが冷却損失を低減するのに好ましい範囲であることが判明した。
　また、接地電極となるケース１１の円形先端部の内周面に、図４（ｂ）に示すように、内側に突出する鍔部を形成することができる。これによって、電界集中箇所（放電箇所）を内部の空間２７側ではなく確実に先端側に位置させることができる。さらに、図４（ｃ）に示すように、内側に突出する鍔部を、軸方向にみて内側から外側に向かって拡開するようなテーパ状とすることができる。これによってさらに先端側を電界集中箇所とすることができる。
　以上説明したように、本発明の点火プラグによると、電磁波のみで絶縁破壊（放電）を生じさせることができ、特に、接地電極として機能するケース部材の先端部に気体の通過を許容する通気部を設けたことで、燃焼室内の燃料を効率的に点火することができる。その結果、本発明の点火プラグは、内燃機関として、自動車、飛行機、船舶等に広く使用することができる。
１　　点火装置
１ａ　入力部
１ｂ　結合部
１ｃ　共振部
１１　ケース（接地電極）
１２　マイクロ波入力端子
１３　第１中心電極
１４　第２中心電極
１５　第３中心電極
１６　放電電極
１７　空間
１８　空間
１９　ケース
２１　誘電体
２２　誘電体
２３　誘電体
２７　空隙
３１　スリット
３２　通気孔

Claims (4)

  1. 　内燃機関で用いられる点火プラグであって、
    　電磁波を伝送する中心電極と、
    　中心電極の先端部に取り付けられる放電電極と、
    　中心電極及び放電電極の周辺部を包囲し、かつその先端部分が放電電極と対になる接地電極として機能するケース部材を備え、
    　前記ケース部材の先端部に気体の通過を許容する通気部を設けた点火プラグ。
  2. 　前記通気部が、スリット状に形成された、請求項１に記載の点火プラグ。
  3. 　前記通気部が、孔状に形成された、請求項１に記載の点火プラグ。
  4. 　ケース部材の先端が、放電電極よりも内燃機関の燃焼室側に露出している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の点火プラグ。
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